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Voyage dans le Temps légers effets et fonctionnalités cosmologiques

This unpublished article is a sequel to my earlier paper (also posted here as “Sont des sources radio et Gamma Ray Bursts Luminal Booms?“). Cette version de blog contient le résumé, introduction et conclusions. La version complète de l'article est disponible sous forme de fichier PDF.

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Résumé

Light travel time effects (LTT) are an optical manifestation of the finite speed of light. They can also be considered perceptual constraints to the cognitive picture of space and time. Based on this interpretation of LTT effects, we recently presented a new hypothetical model for the temporal and spatial variation of the spectrum of Gamma Ray Bursts (GRB) and radio sources. Dans cet article,, we take the analysis further and show that LTT effects can provide a good framework to describe such cosmological features as the redshift observation of an expanding universe, and the cosmic microwave background radiation. The unification of these seemingly distinct phenomena at vastly different length and time scales, avec sa simplicité conceptuelle, can be regarded as indicators of the curious usefulness of this framework, if not its validity.

Introduction

The finite speed of light plays an important part in how we perceive distance and speed. This fact should hardly come as a surprise because we do know that things are not as we see them. The sun that we see, par exemple, is already eight minutes old by the time we see it. This delay is trivial; si nous voulons savoir ce qui se passe sur le soleil maintenant, tout ce que nous avons à faire est d'attendre huit minutes. Nous, nonetheless, have to “correct” for this distortion in our perception due to the finite speed of light before we can trust what we see.

Ce qui est surprenant (et rarement mis en évidence) est que quand il s'agit de détecter le mouvement, nous ne pouvons pas rétro-calculer de la même façon dont nous prenons le retard en voyant le soleil. Si nous voyons un corps céleste se déplaçant à une vitesse incroyablement élevée, nous ne pouvons pas comprendre comment rapide et dans quelle direction il est “vraiment” déplacer sans faire d'autres hypothèses. One way of handling this difficulty is to ascribe the distortions in our perception of motion to the fundamental properties of the arena of physics — l'espace et le temps. Un autre cours de l'action est d'accepter la déconnexion entre notre perception et le sous-jacent “réalité” et de traiter avec elle d'une certaine façon.

Exploring the second option, we assume an underlying reality that gives rise to our perceived picture. We further model this underlying reality as obeying classical mechanics, and work out our perceived picture through the apparatus of perception. En d'autres termes, we do not attribute the manifestations of the finite speed of light to the properties of the underlying reality. Plutôt, we work out our perceived picture that this model predicts and verify whether the properties we do observe can originate from this perceptual constraint.

Espace, the objects in it, and their motion are, dans l'ensemble, the product of optical perception. One tends to take it for granted that perception arises from reality as one perceives it. Dans cet article,, we take the position that what we perceive is an incomplete or distorted picture of an underlying reality. Further, we are trying out classical mechanics for the the underlying reality (for which we use terms like absolute, noumenal or physical reality) that does cause our perception to see if it fits with our perceived picture (which we may refer to as sensed or phenomenal reality).

Note that we are not implying that the manifestations of perception are mere delusions. They are not; they are indeed part of our sensed reality because reality is an end result of perception. This insight may be behind Goethe’s famous statement, “Illusion d'optique est la vérité optique.”

We applied this line of thinking to a physics problem recently. We looked at the spectral evolution of a GRB and found it to be remarkably similar to that in a sonic boom. Using this fact, we presented a model for GRB as our perception of a “luminale” boom, with the understanding that it is our perceived picture of reality that obeys Lorentz invariance and our model for the underlying reality (causing the perceived picture) may violate relativistic physics. The striking agreement between the model and the observed features, cependant, extended beyond GRBs to symmetric radio sources, which can also be regarded as perceptual effects of hypothetical luminal booms.

Dans cet article,, we look at other implications of the model. We start with the similarities between the light travel time (LTT) effects and the coordinate transformation in Special Relativity (SR). These similarities are hardly surprising because SR is derived partly based on LTT effects. We then propose an interpretation of SR as a formalization of LTT effects and study a few observed cosmological phenomena in the light of this interpretation.

Similarities between Light Travel Time Effects and SR

Special relativity seeks a linear coordinate transformation between coordinate systems in motion with respect to each other. We can trace the origin of linearity to a hidden assumption on the nature of space and time built into SR, comme l'a dit Einstein: “En premier lieu, il est clair que les équations doivent être linéaire en raison des propriétés d'homogénéité que nous attribuons à l'espace et le temps.” En raison de cette hypothèse de linéarité, the original derivation of the transformation equations ignores the asymmetry between approaching and receding objects. Tant l'approche et les objets recul peut être décrite par deux systèmes qui sont toujours s'éloigne de l'autre coordonnée. Par exemple, si un système K se déplace par rapport à un autre système k le long de l'axe X positif de k, alors un objet au repos dans K à un positif x is receding while another object at a negative x est l'approche d'un observateur à l'origine de k.

The coordinate transformation in Einstein’s original paper is derived, en partie, a manifestation of the light travel time (LTT) effects and the consequence of imposing the constancy of light speed in all inertial frames. Ceci est particulièrement évident dans la première expérience de pensée, where observers moving with a rod find their clocks not synchronized due to the difference in light travel times along the length of the rod. Cependant, in the current interpretation of SR, la transformation de coordonnées est considéré comme une propriété fondamentale de l'espace et le temps.

One difficulty that arises from this interpretation of SR is that the definition of the relative velocity between the two inertial frames becomes ambiguous. S'il s'agit de la vitesse de la structure mobile, telle que mesurée par l'observateur, then the observed superluminal motion in radio jets starting from the core region becomes a violation of SR. If it is a velocity that we have to deduce by considering LT effects, then we have to employ the extra ad-hoc assumption that superluminality is forbidden. These difficulties suggest that it may be better to disentangle the light travel time effects from the rest of SR.

In this section, nous allons considérer l'espace et du temps dans le cadre du modèle cognitif créé par le cerveau, and argue that special relativity applies to the cognitive model. La réalité absolue (of which the SR-like space-time is our perception) does not have to obey the restrictions of SR. En particulier, les objets ne sont pas limités à des vitesses Subluminal, but they may appear to us as though they are restricted to subluminal speeds in our perception of space and time. If we disentangle LTT effects from the rest of SR, nous pouvons comprendre un large éventail de phénomènes, as we shall see in this article.

Unlike SR, considérations fondées sur les effets LTT entraînent ensemble intrinsèquement différente des lois de transformation des objets qui s'approchent un observateur et ceux qui s'éloignent de lui. Plus généralement, la transformation dépend de l'angle entre la vitesse de l'objet et le champ de vision de l'observateur,. Depuis les équations de transformation basé sur les effets LTT traitent l'approche et le recul des objets asymétrique, ils offrent une solution naturelle pour le paradoxe des jumeaux, par exemple.

Conclusions

Parce que l'espace et le temps sont une partie d'une réalité créée des apports de lumière à nos yeux, certaines de leurs propriétés sont des manifestations d'effets LTT, en particulier sur notre perception du mouvement. L'absolu, physical reality presumably generating the light inputs does not have to obey the properties we ascribe to our perceived space and time.

We showed that LTT effects are qualitatively identical to those of SR, noting that SR only considers frames of reference receding from each other. This similarity is not surprising because the coordinate transformation in SR is derived based partly on LTT effects, et en partie sur le principe que la lumière se déplace à la même vitesse par rapport à toutes les trames d'inertie. En le traitant comme une manifestation de LTT, we did not address the primary motivation of SR, qui est une formulation covariante des équations de Maxwell. Il peut être possible d'isoler la covariance de l'électrodynamique de la transformation de coordonnées, bien qu'il ne soit pas tenté dans cet article.

Unlike SR, LTT effets sont asymétriques. Cette asymétrie fournit une résolution au paradoxe des jumeaux et une interprétation des violations présumées de causalité associé à superluminality. En outre, la perception de superluminality est modulée par les effets LTT, and explains gamma ray bursts and symmetric jets. Comme nous l'avons montré dans l'article, perception of superluminal motion also holds an explanation for cosmological phenomena like the expansion of the universe and cosmic microwave background radiation. LTT effets doivent être considérés comme une contrainte fondamentale dans notre perception, et par conséquent, en physique, plutôt que comme une explication commode pour des phénomènes isolés.

Étant donné que notre perception est filtré à travers des effets LTT, nous devons les déconvolution de notre réalité perçue afin de comprendre la nature de l'absolu, la réalité physique. Cette déconvolution, cependant, résultats dans de multiples solutions. Ainsi, l'absolu, la réalité physique est hors de notre portée, et toute supposé propriétés de la réalité absolue ne peuvent être validées par la façon dont la résultante perçue la réalité est d'accord avec nos observations. Dans cet article,, we assumed that the underlying reality obeys our intuitively obvious classical mechanics and asked the question how such a reality would be perceived when filtered through light travel time effects. Nous avons démontré que ce traitement particulier pourrait expliquer certains phénomènes astrophysiques et cosmologiques que nous observons.

The coordinate transformation in SR can be viewed as a redefinition of space and time (ou, plus généralement,, réalité) in order to accommodate the distortions in our perception of motion due to light travel time effects. One may be tempted to argue that SR applies to the “réel” l'espace et le temps, pas notre perception. Cette argumentation peut se poser la question, ce qui est réel? Reality is only a cognitive model created in our brain starting from our sensory inputs, stimuli visuels étant la plus importante. Espace lui-même est une partie de ce modèle cognitif. Les propriétés de l'espace sont une cartographie des contraintes de notre perception.

The choice of accepting our perception as a true image of reality and redefining space and time as described in special relativity indeed amounts to a philosophical choice. The alternative presented in the article is inspired by the view in modern neuroscience that reality is a cognitive model in the brain based on our sensory inputs. Adoption de cette option nous réduit à deviner la nature de la réalité absolue et en comparant sa projection prédit à notre perception réelle. It may simplify and elucidate some theories in physics and explain some puzzling phenomena in our universe. Cependant, cette option est encore une autre position philosophique contre la réalité absolue inconnaissable.

Evolution–Inverted Logic

Evolution is usually described as “the survival of the fittest,” or as species evolving to adapt to the environment. To survive, to evolve, to adapt—these are action verbs, implying some kind of intention or general plan. But there is a curious inversion of logic, or reversal of causality in the theory of evolution. This is almost the opposite of intention or plan.

It is easiest to illustrate this inverted logic using examples. Suppose you are on a tropical island, enjoying the nice weather and the beautiful beach. You say to yourself, “This is perfect. This is paradise!” Bien sûr, there is some specific gene containing the blue print of your brain process that leads you to feel this way. It stands to reason that there may have been genetic mutations at some point, which made some people hate this kind of paradise. They may have preferred Alaska in winter. Evidently, such genes had a slightly lower chance of survival because Alaskan winters are not as healthy as tropical paradises. Over millions of years, these genes got all but wiped out.

What this means is that the tropical paradise does not have an intrinsic beauty. It is not even that you happen to find it beautiful. Beauty does not necessarily lie in the eyes of the beholder. It is more like the eyes exist because we are the kind of people who would find such hospitable environments beautiful.

Another example of the inversion of logic in evolution is the reason we find cute babies cute. Our genes survived, and we are here because we are the kind of people who would find healthy babies cute. This reversal of causality has implications in every facet of our existence, all the way up to our notion of free will.

Réf: This post is an excerpt from my book, L'Unreal Univers.